低溫管道與低溫壓力容器設計問題

李東

（哈爾濱熱電有限責任公司汽機分場管閥班，哈爾濱150046）

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低溫管道與低溫壓力容器設計問題

李東

（哈爾濱熱電有限責任公司汽機分場管閥班，哈爾濱150046）

摘要：鑒于低溫壓力容器在科學試驗中使用的廣泛性和材料的特殊性，在設計和制造過程中，要嚴格按照相關標準進行檢測，尤其對介質、環境的溫度、容器材質的拉應力大小進行準確的選擇和分析，避免更多的檢測費用的浪費，確保生產出高質量的產品。

關鍵詞：低溫管道；低溫壓力容器；設計問題

全球經濟的日新月異伴隨著科技水平的不斷更新和發展，低溫材料在技術上有了長足的進步，同時也促進了低溫壓力容器的制作和設計，這些為低溫壓力容器的廣泛使用提供了一定的技術和保障。在我們的生活中，一些天然氣液化生產以及運輸等工業生產中開始普遍應用低溫壓力容器。目前，低溫壓力容器還存在一定的安全隱患，由于它在實際應用過程中所使用的溫度十分低，容器材料的脆性比較大，當溫度低到一定的程度，整個容器材料會因外界輕微的碰撞而發生破裂，導致容器內氣體泄漏，甚至有可能會發生爆炸，無法保證人們的生活、生命和財產，對使用者的安全有著極其嚴重的影響。

1低溫管道及低溫壓力容器的溫度設計

在壓力容器和管道設計上，溫度能起到決定性的作用。溫度高于－20℃或低于－20℃對整個設計、選材、制造帶來的影響都截然不同，能否有效的控制溫度是設計低溫容器和低溫管道必不可少的因素。關于“壓力容器”的設計也有一定規定，低溫壓力容器溫度設計時不僅要把整個生產介質、生產環境的溫度因素進行綜合全面的分析與考慮，還要盡可能的排除所有能夠影響與設計有關的因素，確保低溫壓力容器的溫度設計達到符合其所有要求和標準。另外，在溫度設計過程中不能忽略低溫壓力容器因使用環境溫度較低而引發材料脆性所帶來的不良變化。使用容器的地點不同，溫度肯定有所差異，比如南北方的環境溫度差異較大，在容器的設計上就要考慮使用的環境因素。

2低溫管道及低溫壓力容器的選材

材料的低溫沖擊韌性、設計溫度、壁厚及使用時的拉應力水平、焊接、焊后熱處理都是在對低溫管道和低溫壓力容器選材方面所應該慎重考慮的問題。具體要求有以下幾個方面：第一，所使用的容器和受壓元件采用的鋼材必須采用爐外精煉工藝，并且按照HG 20585標準進行夏比( V形缺口)，低溫沖擊試驗由氧氣轉爐或電爐進行煉制；第二，所制造低溫管道和低溫壓力容器的筒體、厚度、封頭的鋼板超過了標準規定，必須按照JB/T4730(已由NB / T47013代替)來進行超聲波檢測，達到Ⅲ級合格的級別；第三，選擇低溫壓力容器受壓元件直接焊接的非受壓附件材料的鋼韌性質量要好，操作溫度要在鋼材的脆性轉變溫度之上，其碳、磷、硫的含量必須在標準的范圍之內，另外低溫韌性及焊接接頭要與受壓元件相匹配，確保其符合低溫管道及低溫壓力容器的選材標準。

3低溫管道及低溫壓力容器的結構設計

容器的制作、使用需求是設計低溫管道和低溫壓力容器結構考慮的兩個因素。在操作過程中要注意六個方面：第一，簡單的低溫管道和低溫壓力容器結構設計有助于焊接操作。第二，盡量選擇有流線型的容器，以防結構突變，應力過于集中導致容器破裂。第三，焊接完成后進行應力消除時，只需在焊接處進行熱處理。第四，選材方面要注意選同種材料，避免材料不同產生溫度梯度。第五，焊接附件時不能將兩種焊接接頭處重合，使用連續焊，避免電焊。第六，制作容器支架和底座時，在容器和底座、支架間要安裝與容器材料一樣的墊板，以防容器與底座焊接在一起。

4低溫管道及低溫壓力容器的焊接

焊接工藝在制造低溫管道和低溫壓力容器中要求很高，要按照《承壓設備焊接工藝評定（NB/T47014- 2011）》進行工藝測試，并選用與母體材料成分性能相近的具有良好低溫韌性的材料。在規定范圍內控制好焊線能量，以防焊道過熱，采用較小的焊接線能量進行多道焊接，最為關鍵的是，不能使焊縫金屬在熱影響區形成粗晶組織，導致鋼材低溫而使得韌性降低。在進行沖擊試驗過程中，要注意焊縫兩側的母材有不同的要求，隨時控制沖擊焊接試驗的溫度，保持低于或者等于兩側母材中的比較高的一方。焊接的接頭要避免弧坑不良因素引起的所有缺陷，努力杜絕出現凸形角焊縫、減小余高的情況發生。在壓力測試前及進行焊后熱處理的同時，應該把焊件上的直接測量作為衡量標準，并在處理過程中做好連續的相關記錄。為了降低低溫脆斷，消除接頭區域內的焊殘余應力，焊后也同樣要做相應的熱處理。因此，合理選定容器的熱處理厚度，按照嚴格工藝參數，進行規范的焊后操作，可以避免容器出現變形、開裂、過熱等不良缺陷。

5　低溫管道及低溫壓力容器的檢驗

為了確保低溫管道和低溫壓力容器成品的質量，關鍵步驟是檢查工作要面面俱到。在檢測中，當碳素鋼、低合金剛的厚度高于17 mm，要對鋼板進行焊后熱處理；當設計溫度不超過- 41℃的A、B類焊接接頭，容器外殼的厚度又高于16 mm，需要采用超聲波檢測。對低溫壓力容器的A、B類焊縫接頭的檢測，要采用局部無線檢測的方式，并將焊縫接頭檢測的長度控制在50%左右。在對容器進行液壓試驗時要嚴格控制液壓溫度，確保試驗溫度在沖擊試驗最高溫度上加20℃。6氨氣在熱電廠中的應用

隨著工業化進程的加快，環境污染也隨之加重，其中，燃料燃燒排放的二氧化碳是引起溫室效應的主要物質，SO2、NOX以及飛灰顆粒又是大氣污染的主要來源。燃煤鍋爐產生的SO2、NOX也是造成大氣污染的主要原因之一。因此，煙氣脫硝、脫硫成為國家“十二五”減排的重點要求，是環境治理的重要內容。目前，火力發電廠煙氣脫硝的方法主要有選擇性催化還原法（SCR）、非選擇性催化還原法（SNCR）以及在二者基礎上發展起來的SNCR/SCR聯合煙氣脫硝技術。無論是選擇性催化還原法（SCR）還是選擇性非催化還原法（SNCR）其還原劑均采用液氨、尿素或氨水，其基本原理都是通過注入氨與氮氧化物發生反應生成N2和水。

參考文獻：

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［2］劉英.國內外關于低溫壓力容器設計理念的比較［J].化學工程與裝備，2015，(05)：101- 102.

［3］徐濤.壓力容器、管道在定期檢驗中常見的問題淺析［J].科技風，2014，(21): 38- 39.

［4］王玲玲.淺析低溫下壓力容器設計需注意的問題［J].河南科技，2014，(11)：116- 117.

Design Issues of Low-temperature Pipeline and Cryogenic Pressure Vessel

LI Dong
(Harbin Thermal Power Co., Ltd., Pipe Valve Class of Turbine Department, Harbin 150046, China)

Abstract:In the design and manufacturing process of cryogenic pressure vessel, it should be detected in strict accordance with the relevant standards due to its universality and particularity in scientific experiments, especially in the accurate selection and analysis of medium, environmental temperature, and the level of tensile stress of the containers' texture, so as to reduce testing costs, and ensure the production of high-quality products.

Key words:Low-temperature pipeline; Cryogenic pressure vessel; Design issues

收稿日期：2016- 01- 15

中圖分類號：TH49

文獻標志碼：B

文章編號：1674-8646（2016）03-0056-02